Zmniejszenie zużycia przez hydrocyklony w zakładzie prania piasku z 95% ceramiczną podszewką aluminiową

Tło

Instalacja do płukania piasku ulegała częstemu zużyciu w układzie hydrocyklonu. Hydrocyklon zastosowano do separacji drobnych cząstek, usuwania błota i klasyfikacji piasku. Ponieważ szlam zawierał cząstki piasku ściernego i działał z dużą prędkością, wewnętrzna ściana cyklonu była narażona na ciągłe uderzenia i erozję.

Na początku działania system mógł utrzymać normalną wydajność klasyfikacji. Jednak po kilku miesiącach użytkowania zakład zaczął zauważać zmiany w pracy hydrocyklonu. Ściana wewnętrzna stała się szorstka, wykładzina wykazywała miejscowe zużycie, a wynik klasyfikacji stał się mniej stabilny. Zespoły konserwacyjne musiały częściej sprawdzać i naprawiać cyklon, co zwiększało przestoje i koszty pracy.

Głównym zmartwieniem klienta nie była po prostu wymiana zużytej wykładziny. Ich prawdziwym zmartwieniem była stabilność produkcji. Każde przestoje wpływały na linię płukania piasku, zmniejszały wydajność i zwiększały presję na planowanie konserwacji.

Problem

Oryginalny materiał wykładziny nie był w stanie zapewnić wystarczającej odporności na długotrwałe ścieranie szlamem. W tego typu warunkach pracy cząsteczki piasku w sposób ciągły uderzają w ścianę cyklonu pod wpływem przepływu obrotowego z dużą prędkością. Najpoważniejsze zużycie zwykle pojawia się w pobliżu wlotu zasilania, sekcji stożkowej i obszaru dolnego. Po zużyciu tych obszarów zmienia się wewnętrzna geometria cyklonu, co wpływa na wzór przepływu szlamu.

Zakład napotkał kilka praktycznych problemów:

• Częsta kontrola i wymiana wykładziny
• Miejscowe zużycie w pobliżu obszarów narażonych na duże uderzenia
• Niestabilna klasyfikacja po zużyciu powierzchni wewnętrznej
• Wyższe koszty części zamiennych i robocizny związanej z konserwacją
• Przerwy w produkcji spowodowane nieplanowaną konserwacją

Dla kierownika zakładu największym problemem było to, że hydrocyklon stał się elementem wymagającym konserwacji. Nawet jeśli koszt wymiany każdej wykładziny był akceptowalny, ukryty koszt przestoju był znacznie wyższy.

Analiza pierwotnej przyczyny

Po dokonaniu przeglądu warunków pracy główną przyczynę zidentyfikowano jako wpływ szlamu o wysokiej ścieralności. Hydrocyklon transportował piasek i szlam przy ciągłym ruchu cząstek. Pod wpływem siły odśrodkowej cząstki ścierne wielokrotnie stykały się ze ścianką wewnętrzną. Tradycyjne powierzchnie metalowe lub gumowe nie byłyby w stanie utrzymać swojego kształtu i gładkości przez długi czas w takich warunkach pracy.

Problemem było nie tylko zużycie materiału. W miarę zużywania się wewnętrznej ściany zmieniało się także środowisko separacji cyklonu. Przepływ stał się mniej stabilny, co wpłynęło na spójność klasyfikacji. Innymi słowy, wyściółka nie była tylko warstwą ochronną. Miało to bezpośredni wpływ na wydajność pracy sprzętu.

Rozwiązanie inżynieryjne

Aby poprawić odporność na zużycie i ustabilizować długoterminową pracę, zalecono hydrocyklon z wyłożeniem ceramicznym z 95% tlenku glinu. W rozwiązaniu zastosowano metalową powłokę jako korpus konstrukcyjny oraz płytki ceramiczne o dużej gęstości z tlenku glinu jako wewnętrzną warstwę chroniącą przed zużyciem.

Wykładzina ceramiczna została zaprojektowana zgodnie z różnymi obszarami hydrocyklonu, w tym sekcją cylindryczną, sekcją stożkową, wlotem zasilającym, obszarem przelewu i dyszą dolną. Zastosowano małe płytki ceramiczne, aby dopasować je do zakrzywionej powierzchni wewnętrznej. Pozwoliło to na lepsze dopasowanie okładziny ceramicznej do geometrii cyklonu i zmniejszenie szczelin między płytkami.

Wybrano naprzemienny układ ceramiki, aby zapewnić lepszą stabilność wiązania. Podczas montażu powierzchnię wewnętrzną oczyszczono i przygotowano przed klejeniem ceramiki. Płytki ceramiczne ułożono szczelnie, a szczeliny kontrolowano, aby zapobiec przedostawaniu się szlamu za wykładzinę. Po utwardzeniu wewnętrzna powierzchnia utworzyła gładką i odporną na zużycie warstwę ochronną.

Dlaczego wybrano ceramikę zawierającą 95% tlenku glinu

Wybrano ceramikę zawierającą 95% tlenku glinu, ponieważ zapewnia wysoką twardość, dużą odporność na ścieranie i dobrą stabilność w warunkach erozji zawiesiny. W porównaniu z wkładkami gumowymi, wykładzina ceramiczna charakteryzuje się znacznie większą odpornością na uderzenia twardych cząstek. W porównaniu z wykładzinami metalowymi, ceramika nie podlega erozji i korozji w takim samym stopniu pod wpływem przepływu szlamu ściernego.

Do tego zastosowania zakład potrzebował materiału podszewkowego, który byłby w stanie zrobić więcej niż tylko przetrwać zużycie. Musiał utrzymywać gładką powierzchnię przepływu i zapewniać stabilną wydajność klasyfikacji w czasie. Właśnie dlatego ceramika z tlenku glinu była lepszym wyborem niż zwykłe zwiększanie grubości metalu.

Wynik i wartość

Po modernizacji na hydrocyklon z wyłożeniem ceramicznym w zakładzie oczekiwano znacznej poprawy trwałości użytkowej i stabilności konserwacji. Ceramiczna wyściółka zapewniła trwalszą wewnętrzną powierzchnię ścieralną, zmniejszając potrzebę częstej wymiany wykładziny. Gładsza ściana wewnętrzna pomogła również w utrzymaniu bardziej stabilnej ścieżki przepływu zawiesiny, wspierając spójną klasyfikację cząstek.

Kluczową wartością dla Klienta były:

• Dłuższa żywotność wykładziny hydrocyklonu
• Zmniejszona częstotliwość konserwacji
• Niższe zużycie części zamiennych
• Mniej nieplanowanych przestojów
• Bardziej stabilna wydajność klasyfikacji
• Niższe całkowite koszty konserwacji w miarę upływu czasu

Dla zakładu najważniejszą korzyścią był nie tylko sam materiał ceramiczny, ale poprawa ciągłości produkcji. Gdy hydrocyklon pracuje dłużej bez częstych przerw konserwacyjnych, zarządzanie całym systemem płukania piasku staje się łatwiejsze.

Wnioski inżynieryjne

W systemach szlamu ściernego zużycie hydrocyklonu to nie tylko problem części zamiennych. Jest to problem stabilności produkcji. Jeśli powierzchnia wewnętrzna zużywa się zbyt szybko, system klasyfikacji staje się niestabilny, koszty konserwacji rosną, a kontrola pracy instalacji staje się trudniejsza.

Hydrocyklon wyłożony ceramiką w 95% z tlenku glinu stanowi praktyczne rozwiązanie, bezpośrednio chroniąc wewnętrzną powierzchnię ścieralną. W przypadku zakładów płukania piasku, systemów wzbogacania górnictwa, zakładów przeróbki węgla i innych operacji klasyfikacji szlamu, wykładzina ceramiczna może pomóc wydłużyć żywotność, skrócić przestoje i poprawić długoterminową niezawodność działania.